1 Allgemeines

In aquatischen Ökosystemen dient das Medium Wasser gleichzeitig als Lebensraum und Nährlösung für pflanzliche Organismen, die mit Hilfe von Sonnenenergie aus C02, Wasser und anorganischen Nährsalzen, organische Stoffe herstellen.
Wenn die Hauptnährstoffe in einem, für pflanzliche Organismen optimalen Verhältnis vorhanden sind, können sie voll zur Photosynthese genutzt werden. Da Wasserstoff in ausreichender Menge zur Verfügung steht, sind Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor die variablen Parameter. Der Nährstoff, der im Minimum vorhanden ist (meistens P) wird zum limitierenden Faktor. Die photosynthetischen Prozesse, bei denen die im Wasser gelösten Nährstoffe aufgebraucht werden, finden nur in den oberen, durchlichteten Wasserschichten statt.
Die Produktivität des Gewässers wird durch Nährstoffzufuhr erhöht. Das pflanzliche Plankton (Phytoplankton) dient dem tierischen Plankton (Zooplankton) als Nahrung. Aufgrund des engen Zusammenhanges zwischen pflanzlicher und tierischer Belebtheit (Trophie und Saprobie) antwortet die tierische Belebtheit mit erhöhter Wachstumsrate auf erhöhtes pflanzliches Nahrungsangebot. Dies erklärt die Klarwasserstadien im Hochsommer, da Schwebealgen von Kleinkrebsen und anderen Lebewesen gefressen werden.

 

2 Bauweise

Während bei herkömmlicher Bauweise die regenerierende Pflanzzone mit dem dazugehörenden Bodenfilter innerhalb des Badeteiches angeordnet ist und nur durch vertikale, unter Wasser endende Abgrenzung abgetrennt wird, sind bei getrennter Bauweise Bodenfilter und Bepflanzung in einem eigenen Becken untergebracht, dessen Wasserspiegel entweder höher oder tiefer angeordnet ist.
Im ruhigen Regenerationsteich herrscht eine intakte Teichbiozönose. Eine Störung erfolgt weder durch Wellenschlag noch durch Strömung, verursacht durch Attraktionen oder Umwälzanlagen. Die natürlichen Stoffwechselvorgänge laufen somit von Fremdeinwirkung unbeeinflusst ab.

Bei stärker belasteten Badeteichen steht die Nutzung im Vordergrund. Da intensive Nutzung die Lebensraumfunktion erheblich einschränkt liegt es nahe, die Bereiche „Baden und Reinigen" voneinander zu trennen.

Der Druck, mit dem das Wasser den Bodenfilter von unten nach oben durchströmt, entspricht der Höhe der Wassersäule im Verteilerschacht. Diese wird durch den Zufluss aus der Überstauung des Überlaufbauwerkes aufgebaut. Um die Nutzbarkeit des Gewässers für Badezwecke zu erhöhen werden Maßnahmen getroffen, die zur Optimierung des Bodenfilters beitragen. So sorgt der Einbau von Drainagen für eine effizientere Ausnutzung der reinigungsrelevanten inneren Oberfläche. Ein zusätzlicher, interner Regenerationskreislauf in Verbindung mit komabgestuften Substraten unterschiedlicher Zusammensetzung sichert einen wirkungsvollen, bakteriellen Abbau, der durch zusätzliche Sauerstoffzufuhr (Belebungsanlage) geruchlos abläuft.
Vor der, im Regenerationsteich stattfindenden bakteriellen Reinigung findet eine rein mechanische Grobreinigung im Überlaufbauwerk (Überlaufrinne oder Laubfangbehälter) statt wo schwimmende Biomasse aus Blutenstaub und Laubfall abgesondert wird. Nach Passage des Siebes fließt das, organische Substanz in gelöster Form enthaltende Teichwasser in den Feinfilter, der schwebende Biomasse (Algenreste und auch Sonnenöl) zurückhält. Von dort wird es pumpengetrieben oder je nach Anordnung des Regenerationsteiches auch über Schwerkraft in den Bodenfilter des Regenerationsteiches geschickt. Dieser ist komabgestuft aufgebaut und wird von unten nach oben durchströmt. Ein Verteilerschacht mit Verteilerdrainagen verbessert die Durchströmung.
Das Nährstoffe aus menschlichen Ausscheidungen enthaltende Badewasser (N und P ionisch vorliegend), passiert im Filterschacht sowie im Bodenfilter nährstoffbindende Mineralien. Nährstoffüberschüsse werden somit schon vor Eintrag in den Regenerationsteich gebunden. Diese Nährstoffbinder sind der zu erwartenden Belastung entsprechend dimensioniert und werden jährlich erneuert. Die Nährstoffbinder dienen als Puffer, da die direkte Aufnahmefähigkeit der Wasser- und Sumpfpflanzen jahreszeitabhängig unterschiedlich ist. Nährstoffüberschüsse, die aufgrund der, auch in der kalten Jahreszeit ablaufenden Mineralisierungsprozesse im Frühling für erhöhtes Algenwachstum verantwortlich sind, werden somit fixiert, bevor sie photosynthetisch verarbeitet werden und Frühjahresalgen verursachen.

 

3 Funktion

Die eigentliche Wasserreinigung erfolgt durch ein natürliches System aquatischer Organismen, die miteinander vernetzt sind.
Diese Verknüpfung bewirkt den Ab- und Umbau organischer Masse in die ursprünglichen Grundbestandteile. Zum geordneten Ablauf der gewünschten Prozesse ist eine große Vielfalt und Gliederung der Substrate notwendig, die als Aufwuchsfläche für Bakterien sowie pflanzlicher und tierischer Lebewesen dient. Dabei werden Biomasse und Verunreinigungen, sowie in Wasser gelöste organische Substanz bakteriell abgebaut und mineralisiert. Das Endprodukt der Mineralisierung liegt in Form von Nährsalzen aus Stickstoff und Phosphor vor.

Diese werden von den Pflanzen aufgenommen, wenn die Vegetationsbedingungen günstig sind oder an geeignete natürliche Ionenaustauscher absorbiert. Das System reagiert auf Verunreinigungen und Nährstoffeintrag adaptiv, es ist in der Lage, gleichgewichtsverändernde Belastungen durch Badebetrieb aufzunehmen wobei die pflanzliche und in der Folge die tierische Belebtheit kurzfristig zunimmt und sich auf neuem Niveau einpendelt.

Unter gewissen anaeroben Bedingungen können denitrifizierende Bakterien arbeiten, die in der Lage sind, den Stickstoff aus dem Nitrat gasförmig freizusetzen und somit zu entfernen. Diese Bakterien sind in der Lage ihren Sauerstoffbedarf aus der chemischen Verbindung zu beziehen.
Man hat herausgefunden, dass nitrifizierende und denitrifizierende Bakterien bei wechselndem Sauerstoffangebot unmittelbar zusammenarbeiten. Dieser Vorgang ist im Teich gewünscht und kann durch bauliche Maßnahmen gefördert werden. Wird ein bakteriell besiedelter Bodenfilter abwechselnd (intermittierend) durchströmt oder angestaut so entstehen genau die Bedingungen, dass sich Nitriflkation und Denitrifikation abwechseln. Die dabei arbeitenden Bakterien heißen Nitrosamonas und Nitrobacter sowie Nitrococcus Denitrificans.
Das sogenannte Gleichgewicht kann durch bauliche Maßnahmen stabilisiert werden. Die verschiedenen Bauweisen für Badeteiche schaffen mehr oder weniger stabile Gewässer wobei besonders der Selbstbau immer wieder Anlass zu Beanstandungen gibt. Richtig ist, dass mehrere Wege zum Ziel fuhren. Durch Unkenntnis gewisser elementarer Zusammenhänge passieren Fehler, die eine verzögerte Reinigungsleistung zur Folge haben und in den meisten Fällen einfach deshalb, weil durch Fehleinschätzung erforderlicher Dimensionen, produzierte Nährstoffe frei verfügbar bleiben und die Optik durch erhöhtes Algenwachstum stören.

 

4 Keime

Ein Kriterium für die Eignung als Badegewässer ist die Geschwindigkeit der Keimabtötung. Diese funktioniert in gut geführten Gewässern auf der Basis von Konkurrenz. Eingeschleuste pathogene Keime werden rasch eliminiert wenn die Bedingungen für Nitrifikanten günstig sind.

Diese sind:
Gute Sauerstoffversorgung
Gute Pufferung durch Kalziumbikarbonat (Kohlensäuregleichgewicht)
Neutraler PH-Wert
Temperatur möglichst nicht höher als 25 °C
Höhere Temperaturen wirken sich kurzfristig nicht aus. Über längere Zeit ergeben sich aber Sauerstoffdefizite, die in der temperaturbedingten Aufnahmefähigkeit des Wassers für Sauerstoff begründet sind.

Diese Überlegungen macht man sich beim Bau von Badeanlagen mit vollbiologischer Wasserreinigung zunutze und baut Lebensräume in Form von abgedichteten Wasserbecken, die mit geeigneter mineralischer Füllung einer großen Zahl von reinigenden Mikroorganismen Besiedlungsfläche bieten.

Im Augenblick der Befüllung startet der Bioreaktor und produziert solange ihn der Motor Licht und Wärme antreibt. Zuerst bildet sich pflanzliches und in der Folge tierisches Leben.

Nahrungsketten bzw. Nahrungsnetze werden aufgebaut und bei Badeteichen sinnvollerweise bis zu kleinen tierischen Konsumenten geführt. Planktonfressende Fische und höhere Konsumenten sind im Badeteich nicht erwünscht.
Auch ohne menschliches Zutun produziert die Natur langfristig mehr als zur Herstellung eines Gleichgewichtes nötig ist. Jedes Gewässer, alle unsere Seen, die größtenteils nach der letzten Eiszeit entstanden sind, bewegen sich in unterschiedlicher Geschwindigkeit in Richtung Verlandung (Sukzession). Beispielsweise haben der Attersee und der Mondsee aufgrund ihres Profils unterschiedliche Belebtheitsgrade, obwohl sie zeitlich gleich entstanden sind. Der Mondsee wird deshalb um einige tausend Jahre früher verlanden als der Attersee wobei die Verlandungsgeschwindigkeit zum Ende hin zunimmt.
Bei der Entstehung eines Gewässers bestimmen die abiotischen Bedingungen die biotischen. Zuerst liegt ein toter Lebensraum vor, der bei Befüllung mit Wasser zu leben beginnt.
In der Natur bildet sich beispielsweise ein See, wenn ein Felssturz ein Tal schließt und ein Bach aufgestaut wird. Durch zeitlich aufeinanderfolgende Populationssukzessionen wird das Trophieniveau langsam angehoben. Das heißt, der frisch entstandene See wird vorerst von Pionierpflanzen besiedelt. Die mineralischen Nährstoffe kommen aus dem zufließenden Bach. Licht und Wärme ermöglicht Photosynthese, der Grundstein für darauffolgende tierische Besiedelung ist gelegt. Solch ein junges, noch schwach belebtes Gewässer würde auf schwankende Belastung empfindlicher reagieren als ein älteres, stärker belebtes.